Langganan Media Sosial Kita Kanggo Kiriman Langsung
Ing intine, laser pumping minangka proses energizing medium kanggo entuk kahanan sing bisa ngetokake sinar laser. Iki biasane ditindakake kanthi nyuntikake cahya utawa arus listrik menyang medium, narik atom-atom lan nyebabake emisi cahya sing koheren. Proses dhasar iki wis ngalami évolusi sacara signifikan wiwit munculé laser pisanan ing pertengahan abad kaping-20.
Nalika asring dimodelake kanthi persamaan tingkat, pumping laser dhasar minangka proses mekanik kuantum. Iki kalebu interaksi rumit antarane foton lan struktur atom utawa molekul saka medium gain. Model canggih nganggep fenomena kaya osilasi Rabi, sing menehi pemahaman sing luwih akeh babagan interaksi kasebut.
Laser pumping minangka proses ing ngendi energi, biasane ing wangun cahya utawa arus listrik, diwenehake menyang medium gain laser kanggo ngunggahake atom utawa molekul menyang negara energi sing luwih dhuwur. Transfer energi iki penting kanggo nggayuh inversi populasi, negara sing luwih akeh partikel sing bungah tinimbang ing negara energi sing luwih murah, saéngga medium bisa nggedhekake cahya liwat emisi sing dirangsang. Proses kasebut kalebu interaksi kuantum sing rumit, asring dimodelake liwat persamaan tingkat utawa kerangka mekanik kuantum sing luwih maju. Aspek utama kalebu pilihan sumber pompa (kaya dioda laser utawa lampu discharge), geometri pompa (mompa sisih utawa mburi), lan optimalisasi karakteristik cahya pompa (spektrum, intensitas, kualitas sinar, polarisasi) supaya cocog karo syarat khusus gain medium. Pompa laser minangka dhasar ing macem-macem jinis laser, kalebu laser solid-state, semikonduktor, lan gas, lan penting kanggo operasi laser sing efisien lan efektif.
Macem-macem Laser Pompa Optik
1. Laser Solid-State karo Insulators Doped
· Ringkesan:Laser iki nggunakake medium insulating listrik lan gumantung ing pumping optik kanggo energize ion laser-aktif. Conto umum yaiku neodymium ing laser YAG.
·Riset Anyar:Sinau dening A. Antipov et al. ngrembug babagan laser near-IR solid-state kanggo pumping optik spin-exchange. Panliten iki nyoroti kemajuan teknologi laser negara padhet, utamane ing spektrum inframerah cedhak, sing penting kanggo aplikasi kaya pencitraan medis lan telekomunikasi.
Wacan luwih lanjut:Laser Solid-State Near-IR kanggo Spin-Exchange Optical Pumping
2. Laser Semikonduktor
·Informasi Umum: Biasane dipompa kanthi listrik, laser semikonduktor uga bisa entuk manfaat saka pemompaan optik, utamane ing aplikasi sing mbutuhake padhange dhuwur, kayata Laser Emitting Permukaan Rongga Eksternal Vertikal (VECSEL).
·Perkembangan anyar: U. Keller karya ing sisir frekuensi optik saka ultrafast ngalangi-negara lan laser semikonduktor menehi kaweruh menyang generasi saka frekuensi stabil combs saka diode-pompa ngalangi-negara lan laser semikonduktor. Kemajuan iki penting kanggo aplikasi ing metrologi frekuensi optik.
Wacan luwih lanjut:Sisir frekuensi optik saka ultrafast solid-state lan laser semikonduktor
3. Laser Gas
·Pumping Optik ing Laser Gas: Jinis laser gas tartamtu, kayata laser uap alkali, nggunakake pompa optik. Laser iki asring digunakake ing aplikasi sing mbutuhake sumber cahya sing koheren kanthi sifat tartamtu.
Sumber kanggo Optical Pumping
Lampu Discharge Kab: Umumé ing laser pump-lampu, lampu discharge digunakake kanggo daya dhuwur lan spektrum sing amba. YA Mandryko et al. dikembangaké model daya saka impulse arc discharge generasi ing media aktif optical pumping lampu xenon laser ngalangi. Model iki mbantu ngoptimalake kinerja lampu pompa impuls, sing penting kanggo operasi laser sing efisien.
Dioda Laser:Digunakake ing laser sing dipompa dioda, dioda laser menehi kaluwihan kaya efisiensi dhuwur, ukuran kompak, lan kemampuan kanggo disetel kanthi apik.
Wacan liyane:apa dioda laser?
Lampu kilat: Lampu kilat minangka sumber cahya spektrum sing amba sing umum digunakake kanggo ngompa laser solid-state, kayata laser ruby utawa Nd:YAG. Padha nyedhiyani bledosan dhuwur-intensitas cahya sing excites medium laser.
Lampu Arc: Kaya lampu kilat nanging dirancang kanggo operasi terus-terusan, lampu busur nyedhiyakake sumber cahya sing kuat. Iki digunakake ing aplikasi ing ngendi operasi laser gelombang terus (CW) dibutuhake.
LED (Light Emitting Diode): Nalika ora umum minangka dioda laser, LED bisa digunakake kanggo pumping optik ing aplikasi kurang daya tartamtu. Padha mupangati amarga umur dawa, biaya murah, lan kasedhiya ing macem-macem dawa gelombang.
Srengenge: Ing sawetara setups eksperimen, suryo srengenge klempakan wis digunakake minangka sumber pump kanggo solar-pompa laser. Cara iki nggunakake energi surya, dadi sumber sing bisa dianyari lan biaya-efektif, sanajan kurang bisa dikontrol lan kurang kuat dibandhingake karo sumber cahya buatan.
Dioda Laser Digabungake Serat: Iki minangka dioda laser sing digandhengake karo serat optik, sing ngirim cahya pompa luwih efisien menyang medium laser. Cara iki utamané migunani ing laser serat lan ing kahanan nalika pangiriman pas cahya pump iku wigati.
Laser liyane: Kadhangkala, siji laser digunakake kanggo pump liyane. Contone, laser Nd: YAG kaping pindho frekuensi bisa digunakake kanggo ngompa laser pewarna. Cara iki asring digunakake nalika dawa gelombang tartamtu dibutuhake kanggo proses pumping sing ora gampang digayuh karo sumber cahya konvensional.
Laser solid-state sing dipompa dioda
Sumber Energi Awal: Proses diwiwiti karo laser diode, kang serves minangka sumber pump. Laser dioda dipilih kanggo efisiensi, ukuran kompak, lan kemampuan kanggo mancarake cahya ing dawa gelombang tartamtu.
Lampu Pompa:Laser dioda ngetokake cahya sing diserap dening medium gain solid-state. Dawane gelombang laser dioda dicocogake kanggo cocog karo karakteristik panyerepan saka medium gain.
Solid-StateEntuk Sedheng
Bahan:Media gain ing laser DPSS biasane minangka bahan solid-state kaya Nd:YAG (Yttrium Aluminium Garnet Neodymium-doped), Nd:YVO4 (Yttrium Orthovanadate Neodymium-doped), utawa Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminium Garnet).
Doping:Bahan kasebut didoping karo ion bumi langka (kaya Nd utawa Yb), yaiku ion laser aktif.
Penyerapan lan Eksitasi Energi:Nalika lampu kumpa saka laser dioda lumebu ing medium gain, ion langka-bumi nyerep energi iki lan njaluk bungah kanggo negara energi sing luwih dhuwur.
Inversi Populasi
Nggayuh Inversi Populasi:Kunci kanggo tumindak laser yaiku nggayuh inversi populasi ing medium gain. Iki tegese luwih akeh ion ing kahanan bungah tinimbang ing lemah.
Emisi sing dirangsang:Sawise inversi populasi wis diraih, introduksi foton sing cocog karo beda energi antarane negara bungah lan lemah bisa ngrangsang ion bungah bali menyang kahanan lemah, ngetokake foton ing proses kasebut.
Resonator Optik Kab
Mirrors: Media gain diselehake ing jero resonator optik, biasane dibentuk dening rong pangilon ing saben ujung medium.
Umpan Balik lan Amplifikasi: Salah sawijining pangilon banget reflektif, lan liyane sebagian reflektif. Foton mumbul bolak-balik ing antarane pangilon iki, ngrangsang luwih akeh emisi lan nggedhekake cahya.
Emisi Laser
Cahya Koheren: Foton sing dipancarake koheren, tegese padha ing fase lan duwe dawa gelombang sing padha.
Output: Pangilon sebagian reflektif ngidini sawetara cahya iki ngliwati, mbentuk sinar laser sing metu saka laser DPSS.
Pumping Geometris: Sisih vs Pumping Pungkasan
| Metode Pumping | Katrangan | Aplikasi | Kaluwihan | Tantangan |
|---|---|---|---|---|
| Side Pumping | Cahya pompa dikenalake kanthi tegak karo medium laser | Rod utawa serat laser | Distribusi seragam lampu pompa, cocok kanggo aplikasi daya dhuwur | Distribusi gain sing ora seragam, kualitas balok sing luwih murah |
| Pungkasan Pumping | Lampu pompa diarahake ing sumbu sing padha karo sinar laser | Laser solid-state kaya Nd:YAG | Distribusi gain seragam, kualitas balok sing luwih dhuwur | Alignment Komplek, boros panas kurang efisien ing laser daya dhuwur |
Requirements kanggo Lampu Pompa Efektif
| Syarat | wigati | Dampak / Imbangan | Cathetan tambahan |
|---|---|---|---|
| Kesesuaian Spektrum | Dawane gelombang kudu cocog karo spektrum panyerepan saka medium laser | Njamin penyerapan efisien lan inversi populasi sing efektif | - |
| Intensitas | Kudu cukup dhuwur kanggo tingkat eksitasi sing dikarepake | Intensitas sing dhuwur banget bisa nyebabake karusakan termal; kurang banget ora bakal entuk inversi populasi | - |
| Kualitas Beam | Utamané kritis ing laser pungkasan-pompa | Njamin kopling efisien lan nyumbang kanggo kualitas sinar laser sing dipancarake | Kualitas sinar sing dhuwur penting kanggo tumpang tindih cahya pompa lan volume mode laser sing tepat |
| Polarisasi | Dibutuhake kanggo media kanthi sifat anisotropik | Nambah efisiensi panyerepan lan bisa mengaruhi polarisasi cahya laser sing dipancarake | Negara polarisasi tartamtu bisa uga dibutuhake |
| Intensitas Noise | Tingkat gangguan sing sithik penting banget | Fluktuasi intensitas cahya pompa bisa mengaruhi kualitas lan stabilitas output laser | Penting kanggo aplikasi sing mbutuhake stabilitas lan presisi sing dhuwur |
Wektu kirim: Dec-01-2023